¿Por qué un camino húmedo y salado sería más resbaladizo que el mismo camino húmedo?

Salí esta mañana* por una carretera que recorro todos los días, en todas las condiciones climáticas. Anoche hubo heladas, por lo que el camino estaba salado/arenado, pero no había escarcha visible cerca, se había calentado desde el mínimo de la noche y el camino está bastante usado, tanto calentándolo como moliendo la sal en la superficie. Pero el camino estaba húmedo.

Entonces , ¿por qué una carretera salada y húmeda sería peor que la misma carretera simplemente húmeda?

Más info, por si es de tu interés:

Solo iba a unos 20 km/h y he tomado esa curva más rápido en mojado antes, con los mismos neumáticos cuando llegaba tarde a mi tren. Estaba siguiendo una línea de carrera (afuera-adentro-afuera) así que, aunque es una curva bastante cerrada, mi línea no estaba apretada.

No creo que haya golpeado un parche aceitoso. Se sentía resbaladizo bajo los pies ( SPD transitables ) cuando me levanté después de haberme deslizado un poco. También tomo más o menos la misma línea todos los días.

Fue alrededor de 8,9 km en este viaje .

* Estoy bien, y la moto también.

¿Quizás hielo negro, del tipo que no puedes ver? Dijiste que estaba húmedo y por lo tanto no seco.
¿Sospecho que fue por la estación de tren? ¿Es posible que haya algo más que agua y sal en el camino?
Supongo que es hielo negro o te resbalaste en la arena (dependiendo de dónde estés, colocan la arena de manera diferente; en algunas áreas puede ser como andar en arena suelta). En cualquier caso, probablemente no debería conducir como si estuviera corriendo en una carretera húmeda fría (posiblemente helada); eso es sólo una receta para tener un derrame.
@Batman No llamaría a 20 km / h correr como una carrera (habría adivinado menos, pero el GPS dice un poco más de 20). En igualdad de condiciones, una línea de carreras es más segura a todas las velocidades porque endereza la curva, por eso las uso cuando conduzco suavemente.
@Criggie Estoy empezando a pensar que el hielo negro debe explicarlo, aunque ambas ruedas parecían ir al mismo tiempo, y no pensé que hiciera tanto frío. El grano puede ser un poco desigual allí; Estoy acostumbrado a esquivar donde hay demasiado, y en parte es por eso que tomo una línea fácil. Normalmente tendría neumáticos de invierno a estas alturas. Por otro lado, se sentía resbaladizo, pero no tan resbaladizo como el hielo, cuando me levanté. Lo informé (ya que está en las instalaciones de la estación) en caso de un derrame o algo así, y no sabían nada.
@ChrisH si la arena es redonda, eso podría explicar las cosas: los guijarros redondos y la arena redonda de la playa pueden actuar como cojinetes y rodar debajo de usted. Esto es más un problema en superficies más lisas.
@Criggie por aquí usan sal de roca, por lo que hay arena pero es áspera.
Cuando escribes "el mismo camino solo húmedo", ¿quieres decir "a la misma temperatura"? La disminución del rendimiento del caucho se da como una de las razones para cambiar los neumáticos de verano por neumáticos de invierno en los automóviles, y es probable que se pueda decir lo mismo de los neumáticos para bicicletas. A menos que me equivoque, la sal se esparce cuando la temperatura es baja, cuando se reduce el rendimiento de la goma. Este fenómeno también puede contribuir a su observación.
@Renaud fue hace un tiempo, pero la temperatura es igual a uno o dos grados. Con temperaturas justo por encima del punto de congelación, es probable que el camino esté salado si se esperan cielos despejados durante la noche, no si hay una cobertura total de nubes. Lo conduzco casi a diario, por lo que seguramente habría tomado el mismo camino, incluso la misma línea, aproximadamente a la misma velocidad y casi a la misma temperatura sin sal. Según mis comentarios, estaba corriendo Marathon Plus, que están destinados a llevar bien más que a agarrar bien. Mis neumáticos de invierno con clavos también parecen ser un compuesto más apropiado para carreteras frías y mojadas
Otro punto es que (varios años después, diferentes bicicletas, neumáticos y tal vez zapatos) una bicicleta puede sentirse como una ardilla pero manejable en hielo lo suficientemente mal como para que bajarse de la bicicleta provoque una caída por falta de agarre de los zapatos. En ese momento dije que se sentía resbaladizo bajo los pies, pero no tan resbaladizo como el hielo.

Respuestas (1)

Resulta que en realidad hay una ciencia bastante interesante detrás de la fricción en presencia de agua y sal. Varios sistemas modelo demuestran que las soluciones salinas realmente son mejores lubricantes que el agua simple (destilada) entre el caucho y otros materiales, y en cantidad suficiente como para importar.

Desafortunadamente, se ha hecho poco o ningún trabajo sobre la fricción entre el caucho real y las carreteras mojadas reales en presencia de sal. Pero ha habido algo de trabajo en sistemas más idealizados. Uno de los resultados más claros proviene de Experiments on the Lubrication of Raw Natural Rubber E.L. Ong y AD Roberts J. nat. frotar Res., 1(1), 41-50 (1986). La Tabla 5 (abajo) es particularmente interesante. Entre el caucho natural crudo y Perspex, el coeficiente de fricción se redujo de 4,1 en seco a 2,6 en húmedo y 1,5 en húmedo con solución salina. Se observó una tendencia similar para la fricción de caucho sobre caucho. En otras palabras, en este sistema, en agua salada hay alrededor del 60% del agarre en comparación con el agua limpia. De la leyenda, "El movimiento Stickslip tendía a ocurrir y el máximose citan los coeficientes de fricción" (énfasis mío). No está claro si esto es cierto para todos los casos o solo para las soluciones salinas a las que se hace referencia en la oración anterior.

Tabla 5 de Ong & Roberts

El acceso a mi diario no se extiende a la referencia 3 de este artículo, Rubber fricción in aquaous solutions contains ions , TPMortimer & KCLudema, Wear Volume 28, Issue 2, May 1974, Pages 197-206. Pero el resumen de este último artículo dice:

En el caso de la lubricación con agua del caucho negro a bajas velocidades y bajas presiones, se muestra que la capacidad lubricante del agua mejora mediante la adición de electrolitos al agua. Se cree que los iones negativos de la solución electrolítica se acumulan en cada superficie deslizante, se repelen entre sí y evitan el acercamiento de dos superficies deslizantes. Por lo tanto, existe una película de agua más gruesa entre las superficies deslizantes que si no existieran las capas de iones. La película más gruesa da como resultado una fuerza de arrastre viscoso reducida, más baja de lo que puede ser explicado por la hidrodinámica convencional.

La reducción de ~40% en la fricción de la tabla citada arriba es suficiente para negar un margen de seguridad razonable cuando se trata de agarre. Aplicando esto a mi caso, sospecho que también entró en juego un elemento de mala suerte: que un pequeño deslizamiento se volvió irrecuperable porque la fricción general era demasiado baja. Este sería especialmente el caso, ya que se espera que la fricción dinámica (deslizante) sea menor que la fricción rodante, por lo tanto, se necesita agarre adicional para recuperar un derrape en comparación con evitarlo en primer lugar.

Otras lecturas:

Tenía la sospecha de que había un efecto real cuando publiqué la pregunta, pero no lo sabía. Todavía me gustaría encontrar algunas referencias que sean más específicas para el uso en carretera (incluso si son automóviles) y el atractivo de experimentar es fuerte.
Impresionante trabajo: en mi país, las carreteras nunca se salan, se llenan de arena.
No verifiqué tus referencias, pero me sorprendería que "tu" fricción no sea función de la concentración, con el punto de saturación como singularidad. En su situación real, no conoce la concentración de sal y su variación a lo largo de la superficie de la carretera, debido a muchas cosas. Por ejemplo, un trozo de agua con una concentración de sal cercana o superior a la saturación se comportaría como el petróleo.
@StefG ese es un buen punto. Una de las referencias brinda algunos puntos de datos que muestran variación con la concentración, pero no llega a la saturación. Todas las concentraciones que muestran son de menor fricción que el agua limpia. Tampoco tienen en cuenta la suciedad de la carretera mezclada. Mi caso real en realidad conduce a fenómenos interesantes que tampoco se abordan: el NaCl es higroscópico y forma una capa de polvo en cada cristal a medida que extrae agua del aire; además, la temperatura de la superficie había caído por debajo del punto de rocío del aire durante la noche y volvió a subir, lo que hizo que hubiera más agua disponible.
@Chris H: Todavía no verifiqué las referencias, pero generalmente dichos datos provienen de condiciones de contorno ideales. En su (nuestro) caso, sospecho que otra diferencia se debe al "límite de la calle" de la situación: una película (muy) delgada de mezcla de agua salada, es decir, cerca de una muestra 2D. En comparación con una muestra 3D, los procesos de difusión se alteran radicalmente, lo que lleva a una mayor variación de la concentración de sal, hasta la "saturación local"; asimismo, la influencia de los fenómenos de frontera agua salada/aire o -/asfalto se vuelve predominante - como lo que mencionaste sobre las consecuencias de la naturaleza higroscópica.
@StefG dado lo que hay en la literatura (no mucho, todo idealizado), creo que un modelo completo requeriría la mayor parte de un doctorado, y no me ofrezco como voluntario incluso si pudiera obtener fondos para otro (en un campo en el que estoy no soy un experto en eso)!
¿Por qué un camino húmedo y salado sería más resbaladizo que el mismo camino húmedo?
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